Cell Death and Disease

A number of circular RNAs (circRNAs) have been implicated in rheumatoid arthritis (RA) pathogenesis; however, little is known about their function and hidden molecular mechanism in immune and inflammation regulation. We investigated the role and the underlying mechanism of circRNA_09505 in RA in this study. Real-time PCR and fluorescence in situ hybridization (FISH) are adopted to estimate the quantitative expression and localization of circRNA_09505 in macrophages. The altering effect of circRNA_09505 on inflammation is investigated in vitro and in vivo by use of macrophage cell models and collagen-induced arthritis (CIA) mice. Luciferase reporter assay and RNA-binding protein immunoprecipitation (RIP) are used to confirm the circRNA_09505/miR-6089 ceRNA network predicted by bioinformatics analysis. Compared with controls, the expression of circRNA_09505 is upregulated in peripheral blood mononuclear cells (PBMCs) from patients with RA. The proliferation and cell cycle are significantly promoted when circRNA_09505 is upregulated in macrophages, whereas knockdown of circRNA_09505 inhibits macrophage proliferation and cell- cycle progression. Besides, circRNA_09505 can act as a miRNA sponge for miR-6089 in macrophages, and promote the production of TNF-α, IL-6, and IL-12 through ceRNA mechanism. Moreover, AKT1 is a direct target of miR-6089. CircRNA_09505 can promote AKT1 expression by acting as a miR-6089 sponge via IκBα/NF-κB signaling pathway in macrophages. Most interestingly, knockdown of circRNA_09505 significantly alleviates arthritis and inflammation in vivo in CIA mice. These data support the hypothesis that circRNA_09505 can function as a miR-6089 sponge and regulate inflammation via miR-6089/AKT1/NF-κB axis in CIA mice.

L-lactate was long considered a glycolytic by-product but is now being recognized as a signaling molecule involved in cell survival. In this manuscript, we report the role of L-lactate in stress resistance and cell survival mechanisms using neuroblastoma cells (SH-SY5Y) as well as the C. elegans model. We observed that L-lactate promotes cellular defense mechanisms, including Unfolded Protein Response (UPR) and activation of nuclear factor erythroid 2–related factor 2 (NRF2), by promoting a mild Reactive Oxygen Species (ROS) burst. This increase in ROS triggers antioxidant defenses and pro-survival pathways, such as PI3K/AKT and Endoplasmic Reticulum (ER) chaperones. These results contribute to the understanding of the molecular mechanisms involved in beneficial effects of L-lactate, involving mild ROS burst, leading to activation of unfolded protein responses and detoxification mechanisms. We present evidence that this hormetic mechanism induced by L-lactate protects against oxidative stress in vitro and in vivo. This work contributes to the identification of molecular mechanisms, which could serve as targets for future therapeutic approaches for cell protection and aging-related disorders.

Long non-coding RNA (lncRNA) maternally expressed gene 3 (MEG3) has been demonstrated as an important regulator in diverse human cancers. However, its function and regulatory mechanism in ischemic stroke remains largely unknown. Here, we report that MEG3 is physically associated with microRNA-21 (miR-21), while miR-21 is downregulated following ischemia in the ischemic corein vitroandin vivo, which is opposite to MEG3. Besides, overexpression of miR-21 protects oxygen–glucose deprivation and reoxygenation (OGD/R)-induced apoptotic cell death. Furthermore, MEG3 functions as a competing endogenous RNAs (ceRNAs) and competes with programmed cell death 4 (PDCD4) mRNA for directly binding to miR-21, which mediates ischemic neuronal death. Knockdown of MEG3 protects against ischemic damage and improves overall neurological functionsin vivo. Thus, our data uncovers a novel mechanism of lncRNA MEG3 as a ceRNA by targeting miR-21/PDCD4 signaling pathway in regulating ischemic neuronal death, which may help develop new strategies for the therapeutic interventions in cerebral ischemic stroke.

Cigarette smoking is a major risk factor for atherosclerosis and other cardiovascular diseases. Increasing evidence has demonstrated that nicotine impairs the cardiovascular system by targeting vascular endothelial cells, but the underlying mechanisms remain obscure. It is known that cell death and inflammation are crucial processes leading to atherosclerosis. We proposed that pyroptosis may be implicated in nicotine-induced atherosclerosis and therefore conducted the present study. We found that nicotine resulted in larger atherosclerotic plaques and secretion of inflammatory cytokines in ApoE^−/− mice fed with a high-fat diet (HFD). Treatment of human aortic endothelial cells (HAECs) with nicotine resulted in NLRP3-ASC inflammasome activation and pyroptosis, as evidenced by cleavage of caspase-1, production of downstream interleukin (IL)-1β and IL-18, and elevation of LDH activity and increase of propidium iodide (PI) positive cells, which were all inhibited by caspase-1 inhibitor. Moreover, silencing NLRP3 or ASC by small interfering RNA efficiently suppressed nicotine-induced caspase-1 cleavage, IL-18 and IL-1β production, and pyroptosis in HAECs. Further experiments revealed that the nicotine-NLRP3-ASC-pyroptosis pathway was activated by reactive oxygen species (ROS), since ROS scavenger (N-acetyl-cysteine, NAC) prevented endothelial cell pyroptosis. We conclude that pyroptosis is likely a cellular mechanism for the pro-atherosclerotic property of nicotine and stimulation of ROS to activate NLRP3 inflammasome is a signaling mechanism for nicotine-induced pyroptosis.

Acetaminophen (APAP) hepatotoxicity induces endoplasmic reticulum (ER) stress which triggers the unfolded protein response (UPR) in hepatocytes. However, the mechanisms underlying ER stress remain poorly understood, thus reducing the options for exploring new pharmacological therapies for patients with hyperacute liver injury. Eight-to-twelve-week-old C57BL/6J Xbp1-floxed (Xbp1^f/f) and hepatocyte-specific knockout Xbp1 mice (Xbp1^∆hepa) were challenged with either high dose APAP [500 mg/kg] and sacrificed at early (1–2 h) and late (24 h) stages of hepatotoxicity. Histopathological examination of livers, immunofluorescence and immunohistochemistry, Western blot, real time (RT)-qPCR studies and transmission electron microscopy (TEM) were performed. Pharmacological inhibition of XBP1 using pre-treatment with STF-083010 [STF, 75 mg/kg] and autophagy induction with Rapamycin [RAPA, 8 mg/kg] or blockade with Chloroquine [CQ, 60 mg/kg] was also undertaken in vivo. Cytoplasmic expression of XBP1 coincided with severity of human and murine hyperacute liver injury. Transcriptional and translational activation of the UPR and sustained activation of JNK1/2 were major events in APAP hepatotoxicity, both in a human hepatocytic cell line and in a preclinical model. Xbp1^∆hepa livers showed decreased UPR and JNK1/2 activation but enhanced autophagy in response to high dose APAP. Additionally, blockade of XBP1 splicing by STF, mitigated APAP-induced liver injury and without non-specific off-target effects (e.g., CYP2E1 activity). Furthermore, enhanced autophagy might be responsible for modulating CYP2E1 activity in Xbp1^∆hepa animals. Genetic and pharmacological inhibition of Xbp1 specifically in hepatocytes ameliorated APAP-induced liver injury by enhancing autophagy and decreasing CYP2E1 expression. These findings provide the basis for the therapeutic restoration of ER stress and/or induction of autophagy in patients with hyperacute liver injury.

The endoplasmic reticulum is an important intracellular organelle that plays an important role in maintaining cellular homeostasis. Endoplasmic reticulum stress (ERS) and unfolded protein response (UPR) are induced when the body is exposed to adverse external stimuli. It has been established that ERS can induce different cell death modes, including autophagy, apoptosis, ferroptosis, and pyroptosis, through three major transmembrane receptors on the ER membrane, including inositol requirement enzyme 1α, protein kinase-like endoplasmic reticulum kinase and activating transcription factor 6. These different modes of cell death play an important role in the occurrence and development of various diseases, such as neurodegenerative diseases, inflammation, metabolic diseases, and liver injury. As the largest metabolic organ, the liver is rich in enzymes, carries out different functions such as metabolism and secretion, and is the body’s main site of protein synthesis. Accordingly, a well-developed endoplasmic reticulum system is present in hepatocytes to help the liver perform its physiological functions. Current evidence suggests that ERS is closely related to different stages of liver injury, and the death of hepatocytes caused by ERS may be key in liver injury. In addition, an increasing body of evidence suggests that modulating ERS has great potential for treating the liver injury. This article provided a comprehensive overview of the relationship between ERS and four types of cell death. Moreover, we discussed the mechanism of ERS and UPR in different liver injuries and their potential therapeutic strategies.

Các đại thực bào liên quan đến khối u (TAMs) là thành phần chính trong môi trường vi mô của khối u và đã được chứng minh là góp phần vào sự hung hãn của khối u. Tuy nhiên, các cơ chế chi tiết liên quan đến tác động thúc đẩy di căn của TAM đối với ung thư dạ dày vẫn chưa được xác định rõ ràng. Ở đây, chúng tôi cho thấy rằng TAMs được làm giàu trong ung thư dạ dày. TAMs có đặc điểm là kiểu hình phân cực M2 và thúc đẩy sự di chuyển của tế bào ung thư dạ dày cả trong môi trường nuôi cấy tế bào (in vitro) và trong cơ thể (in vivo). Hơn nữa, chúng tôi phát hiện rằng các exosome nguồn gốc từ M2 xác định hoạt động pro-di chuyển trung gian của TAM. Sử dụng phổ khối lượng, chúng tôi xác định rằng apolipoprotein E (ApoE) là protein đặc hiệu và hiệu quả cao trong các exosome lấy từ đại thực bào M2. Hơn nữa, TAMs là quần thể tế bào miễn dịch độc đáo biểu hiện ApoE trong môi trường ung thư dạ dày. Tuy nhiên, các exosome lấy từ đại thực bào M2 của chuột Apoe ^−/− không có tác động đáng kể đến sự di chuyển của tế bào ung thư dạ dày cả trong môi trường nuôi cấy tế bào và trong cơ thể. Về cơ chế, các exosome lấy từ đại thực bào M2 trung gian một quá trình chuyển giao liên tế bào của ApoE kích hoạt con đường tín hiệu PI3K-Akt trong các tế bào ung thư dạ dày nhận được để tái cấu trúc cytoskeleton hỗ trợ sự di chuyển. Tổng thể, phát hiện của chúng tôi cho thấy rằng việc chuyển giao protein ApoE chức năng từ TAM đến các tế bào khối u thông qua exosome thúc đẩy sự di chuyển của tế bào ung thư dạ dày.

Bệnh nhân mắc ung thư buồng trứng dạng tế bào nhầy cao (HGSC) thường xuyên nhận được hóa trị liệu dựa trên platinum, chẳng hạn như cisplatin. Cisplatin gắn kết với DNA và gây ra tổn thương DNA culminate in apoptosis do ty thể điều khiển. Hấp dẫn, DNA ty thể bị ảnh hưởng nghiêm trọng bởi cisplatin nhưng mối liên hệ của nó trong quá trình kích thích chết tế bào thì hiếm khi được nghiên cứu. Chúng tôi phát hiện ra rằng các dòng tế bào HGSC nhạy cảm với cisplatin chứa nhiều nội dung ty thể hơn và mức độ ROS ty thể (mtROS) cao hơn so với các tế bào kháng lại cái chết do cisplatin gây ra. Trong các dòng tách biệt từ OVCAR-3, nội dung ty thể và tỷ lệ tiêu thụ oxy cơ bản tương quan với độ nhạy cảm với apoptosis do cisplatin gây ra. Ty thể có vai trò then chốt theo hai cách đối với độ nhạy cảm với cisplatin, vì không chỉ việc giảm BAX và BAK mà cả chất dọn dẹp ROS glutathione đều làm giảm apoptosis do cisplatin gây ra. mtROS tương quan với nội dung ty thể và việc giảm sinh học ty thể bằng cách giảm các yếu tố phiên mã PGC1α hoặc TFAM làm suy yếu cả việc kích thích mtROS và apoptosis do cisplatin gây ra. Tăng cường mtROS bằng cách ức chế hoặc giảm protein UCP2 chống lại ROS làm tăng cường apoptosis do cisplatin gây ra. Tương tự, việc tăng cường ROS bằng vitamin C liều cao hoặc H₂O₂ làm tăng cường apoptosis do cisplatin gây ra. Tóm lại, nội dung ty thể và khả năng sản xuất ROS từ đó quyết định một cách nghiêm trọng sự nhạy cảm của tế bào HGSC đối với apoptosis do cisplatin gây ra. Phù hợp với quan sát này, dữ liệu từ atlas protein con người (www.proteinatlas.org) chỉ ra rằng sự biểu hiện cao của protein định dấu ty thể (TFAM và TIMM23) là yếu tố dự đoán tích cực trong số bệnh nhân ung thư buồng trứng. Do đó, chúng tôi đề xuất nội dung ty thể như một dấu ấn sinh học cho phản ứng với các liệu pháp dựa trên platinum. Về mặt chức năng, điều này có thể được khai thác bằng cách tăng cường nội dung ty thể hoặc sản xuất ROS ty thể để nâng cao độ nhạy cảm với các liệu pháp chống ung thư dựa trên cisplatin.

Nhiễm virus viêm gan B (HBV) là nguyên nhân chính gây ra bệnh viêm gan nhiễm trùng, trong đó việc hồi phục lâm sàng và liệu pháp kháng virus hiệu quả liên quan đến việc kiểm soát virus kéo dài của các tế bào T hiệu ứng. Ở người, nhiễm HBV mãn tính thường có dấu hiệu phản ứng yếu hoặc vắng mặt của tế bào T đặc hiệu với virus, điều này được mô tả như trạng thái ‘kiệt sức’ với đặc trưng là hoạt động cytotoxic hiệu quả kém, sản xuất cytokine bị suy giảm và biểu hiện liên tục của nhiều thụ thể ức chế, chẳng hạn như programmed cell death-1 (PD-1), gene hoạt hóa tế bào lympho-3, antigen liên kết tế bào T cytotoxic-4 và CD244. Cả tế bào T CD4⁺ và CD8⁺ đều tham gia vào các phản ứng miễn dịch chống lại viêm gan mãn tính thông qua những cách khác nhau, có nhiều bằng chứng thuyết phục đã được đưa ra, nhằm phục hồi chức năng kháng virus của các tế bào T kiệt sức này bằng cách chặn các thụ thể ức chế này với ligand của chúng và sẽ mở đường cho sự phát triển của các chiến lược miễn dịch điều trị và phòng ngừa hiệu quả hơn cho việc điều trị các bệnh truyền nhiễm mãn tính. Một số lượng lớn các nghiên cứu đã nêu bật sự thiết yếu của sự kiệt sức của tế bào T trong các bệnh nhiễm virus, chẳng hạn như LCMV, virus viêm gan C (HCV), nhiễm virus suy giảm miễn dịch ở người (HIV) và ung thư. Ngoài ra, việc phục hồi chức năng của tế bào T CD8⁺ đặc hiệu với HCV và HIV bằng cách chặn PD-1 đã được xác thực nhiều lần, và cũng đối với việc kiểm soát miễn dịch của khối u ở người, việc chặn con đường PD-1 có thể là một chiến lược miễn dịch chủ chốt. Mặc dù các con đường phân tử cụ thể của sự kiệt sức của tế bào T vẫn chưa rõ ràng, nhưng một số con đường phiên mã đã được liên quan đến sự kiệt sức của tế bào T gần đây; trong số đó, Blimp-1, T-bet và NFAT2 đã có khả năng điều chỉnh các tế bào T kiệt sức trong suốt quá trình nhiễm virus mãn tính, gợi ý về một số phận hệ dòng khác biệt cho phân nhóm tế bào T này. Bài viết này tổng hợp tài liệu hiện tại liên quan đến sự kiệt sức của tế bào T ở bệnh nhân viêm gan mãn tính liên quan đến HBV, các lựa chọn để xác định các mục tiêu điều trị tiềm năng mới để điều trị nhiễm HBV và nhấn mạnh các ưu tiên cho các nghiên cứu tiếp theo.

Các gen mã hóa protein chỉ chiếm khoảng 2% bộ gen người, trong khi phần lớn các bản sao là RNA không mã hóa (ncRNA), bao gồm RNA không mã hóa dài (lncRNA). Một lượng ngày càng tăng tài liệu đã đề xuất rằng lncRNA là yếu tố quan trọng trong ung thư. Bản sao liên quan đến ung thư đại tràng-1 (CCAT1), một lncRNA, lần đầu tiên được xác định trong ung thư đại tràng, trước đây đã cho thấy nó thúc đẩy sự phát triển của khối u và là yếu tố tiên lượng tiêu cực trong ung thư dạ dày. Tuy nhiên, cơ chế mà CCAT1 thực hiện hoạt động gây ung thư của nó vẫn chủ yếu chưa được biết đến. Gần đây, một cơ chế điều chỉnh mới đã được đề xuất, trong đó RNA có thể tương tác với nhau thông qua việc cạnh tranh chia sẻ miRNA (miRNA). Các RNA nội tiết cạnh tranh được đề xuất có thể trung gian hóa khả năng sinh học của miRNA trên các mục tiêu của chúng, do đó áp đặt một cấp độ khác của điều hòa hậu phiên mã. Trong nghiên cứu này, chúng tôi đã chứng minh rằng CCAT1 được tăng cường trong các mô của ung thư túi mật (GBC). Việc làm im lặng CCAT1 đã làm giảm, trong khi việc tăng cường CCAT1 đã tăng cường biểu hiện của gen mục tiêu miRNA-218-5p Bmi1 thông qua việc ‘spongeing’ miRNA-218-5p một cách cạnh tranh. Dữ liệu của chúng tôi cho thấy rằng việc knockdown CCAT1 làm suy yếu sự phát triển và xâm lấn của tế bào GBC, ít nhất là một phần thông qua việc ảnh hưởng đến điều hòa Bmi1 do miRNA-218-5p. Hơn nữa, mức độ bản sao CCAT1 có tương quan với mức độ mRNA Bmi1 trong các mô GBC. Tổng thể, các kết quả này gợi ý rằng CCAT1 là một yếu tố thúc đẩy ác tính, mà hoạt động một phần thông qua việc ‘spongeing’ miRNA-218-5p.